Anatomija-Leksikon

Kromosomi

Opredelitev - kaj so kromosomi?

Genetska sestava celice je shranjena v obliki DNA (deoksiribonukleinska kislina) in njenih baz (adenin, timin, gvanin in citozin). V vseh evkariontskih celicah (živali, rastline, glive) je ta prisotna v celičnem jedru v obliki kromosomov. Kromosom je sestavljen iz ene same, koherentne molekule DNA, ki je povezana z nekaterimi beljakovinami.

Ime kromosom izhaja iz grščine in ga lahko približno prevedemo kot "barvno telo". To ime izhaja iz dejstva, da so jih zelo zgodaj v zgodovini citologije (1888) znanstveniki uspeli obarvati s posebnimi osnovnimi barvili in jih prepoznati v svetlobnem mikroskopu. Zares pa so vidni šele na določeni točki celičnega cikla, mitoza (v zarodnih celicah, mejoza), ko je kromosom še posebej gost (zgoščen).

Kako so zgrajeni kromosomi?

Če bi celotno dvojno dvojno vijačnico celice DNA, torej približno 3,4 x 109 baznih parov, povezali skupaj, bi to povzročilo dolžino več kot en meter. Skupna dolžina vseh dodanih kromosomov je le približno 115 µm. Ta razlika v dolžini je razložena z zelo kompaktno strukturo kromosomov, pri katerih se DNA na zelo specifičen način večkrat navija ali spiralira.

Pri tem imajo pomembno vlogo histoni, posebna oblika beljakovin. Obstaja skupno 5 različnih histonov: H1, H2A, H2B, H3 in H4. Dva od zadnjih štirih histonov se združita v valjasto strukturo, oktamer, okoli katere se dvojna vijačica vije približno dvakrat (= super vijačnica). H1 se pritrdi na to strukturo, da jo stabilizira.

Ta kompleks DNA, oktamerja in H1 se imenuje nukleosom. Več teh nukleosomov je zdaj "kot niz biserov" v sorazmerno kratkih intervalih (10–60 baznih parov) drug za drugim. Odseki med kromosomi se imenujejo distančna DNA. Posamezni nukleosomi zdaj spet stopijo v stik preko H1, kar ustvari nadaljnjo spiralizacijo in s tem tudi stiskanje.

Nastali pramen je v zankah, ki jih stabilizira hrbtenica iz kislih nehistonskih beljakovin, znanih tudi kot hertoni. Te zanke so nato prisotne v spiralah, stabiliziranih z beljakovinami, kar ima za posledico zadnjo stopnjo stiskanja. Vendar se ta visoka stopnja stiskanja pojavi le v okviru delitve celic med mitozo.

V tej fazi lahko vidite tudi značilno obliko kromosomov, ki je sestavljena iz dveh kromatid. Kraj, kjer so ti povezani, se imenuje centromera. Vsak metafazni kromosom deli na dva kratka in dva dolga kraka, imenovana tudi p in q kraka.
Če je centromera približno na sredini kromosoma, se imenuje metacentrični kromosom, če leži v celoti na enem od koncev akrocentričnega kromosoma. Tisti vmes se imenujejo submetacentrični kromosomi. Te razlike, ki jih že lahko vidimo pod svetlobnim mikroskopom, skupaj z dolžino omogočajo začetno razvrstitev kromosomov.

Kaj so telomeri?

Telomeri so konci kromosomov s ponavljajočimi se zaporedji (TTAGGG). Ti ne vsebujejo nobenih ustreznih informacij, temveč služijo preprečevanju izgube ustreznejših odsekov DNK. Z vsako delitvijo celic se del mehanizma kromosoma izgubi z mehanizmom replikacije DNA.

Torej so telomeri v nekem smislu blažilnik, ki zamakne točko, ko celica z delitvijo izgubi pomembne informacije. Če so telomeri celice dolgi manj kot 4000 baznih parov, se sproži programirana celična smrt (apoptoza). To preprečuje širjenje napačnega genskega materiala v organizmu. Nekaj celic ima telomeraze, torej encime, ki lahko telomere spet podaljšajo.

Poleg matičnih celic, iz katerih izvirajo vse druge celice, so to zarodne celice in nekatere celice imunskega sistema. Poleg tega se telomeraze nahajajo tudi v rakavih celicah, zato se v tem kontekstu govori o ovekovečenju celice.

Vse o temi preberite tukaj: Telomeri - Anatomija, delovanje in bolezni

Kaj je kromatin?

Kromatin se nanaša na celotno vsebino celičnega jedra, ki ga lahko obarvamo z bazo. Zato poleg DNK izraz vključuje tudi nekatere beljakovine, npr.histone in hertone (glej strukturo), pa tudi nekatere fragmente RNA (hn in snRNA).

Ta material je na voljo v različnih gostotah, odvisno od faze v celičnem ciklusu ali od genetske aktivnosti. Gostejša oblika se imenuje heterokromatin. Za lažje razumevanje bi ga torej lahko obravnavali kot "obliko shranjevanja" in tu spet ločili med konstitutivnim in fakultativnim heterokromatinom.

Konstitutivni heterokromatin je najgostejša oblika, ki je prisotna v vseh fazah celičnega cikla v najvišji stopnji kondenzacije. Sestavlja približno 6,5% človeškega genoma in se v glavnem nahaja v bližini centromer in koncev kromosomskih krakov (telomerov), pa tudi na drugih mestih (predvsem kromosomi 1, 9, 16, 19 in Y) . Poleg tega se večina konstitutivnega heterokromatina nahaja v bližini jedrske membrane, torej na robovih celičnega jedra. Prostor na sredini je rezerviran za aktivni kromatin, evhromatin.

Fakultativni heterokromatin je nekoliko manj gost in ga je mogoče aktivirati in deaktivirati po potrebi ali glede na stopnjo razvoja. Dober primer tega je drugi kromosom X pri ženskih kariotipih. Ker en X-kromosom v bistvu zadostuje za preživetje celice, kot na koncu zadostuje za moške, se eden od obeh v embrionalni fazi deaktivira. deaktiviran X-kromosom je znan kot Barrovo telo.

Šele med delitvijo celic se v okviru mitoze popolnoma kondenzira, pri čemer doseže najvišjo kompresijo v metafazi. Ker pa različne gene pogosto beremo različno - navsezadnje niso vsi proteini vedno potrebni v enaki količini - tudi tu ločimo med aktivnim in neaktivnim evhromatinom.

Več o tem preberite pod: Kromatin

Haploidni kromosomi

Haploid (grško haploos = samski) pomeni, da so vsi kromosomi celice prisotni posamično, torej ne v parih (diploidni), kot je običajno. To je naravno stanje vseh jajčnih in semenčic, pri katerih obe enaki kromatidi med prvo mejozo sprva nista ločeni, temveč se najprej ločijo vsi pari kromosomov.

Posledično imajo hčerinske celice pri ljudeh po prvi mejozi le 23 namesto običajnih 46 kromosomov, kar ustreza polovici haploidnega nabora kromosomov. Ker imajo te hčerinske celice še vedno identično kopijo vsakega kromosoma, sestavljenega iz 2 kromosomov, je potrebna druga mejoza, v kateri sta obe kromatidi ločeni med seboj.

Politenski kromosomi

Politenski kromosom je kromosom, sestavljen iz velikega števila genetsko enakih kromatid. Ker je takšne kromosome lahko videti tudi pod manjšo povečavo, jih včasih imenujemo velikanski kromosomi. Predpogoj za to je endoreplikacija, pri kateri se kromosomi v celičnem jedru večkrat pomnožijo, ne da bi prišlo do delitve celic.

Kakšne so funkcije kromosomov?

Kromosom kot organizacijska enota našega genoma služi predvsem temu, da se podvojeni genom med delitvijo celic enakomerno porazdeli med hčerinske celice. Če želite to narediti, si je treba podrobneje ogledati mehanizme celične delitve ali celičnega cikla:

Celica porabi večino celičnega cikla v medfazi, kar pomeni celotno obdobje, v katerem se celica ne bo takoj delila. Ta pa je razdeljena na faze G1, S in G2.

Faza G1 (G kot v reži, torej vrzel) takoj sledi celični delitvi. Tu se celica spet poveča in opravlja splošne presnovne funkcije.

Od tu lahko preide tudi v fazo G0. To pomeni, da se spremeni v stopnjo, ki se ne more več deliti in se v običajnih primerih tudi močno spremeni, da izpolni zelo specifično funkcijo (diferenciacija celic). Za izpolnitev teh nalog se zelo specifični geni berejo bolj intenzivno, drugi manj ali sploh ne.

Če segment DNA ni potreben dlje časa, se pogosto nahaja v delih kromosomov, ki so bili dlje časa gosto zapakirani (glej kromatin). Namen tega je po eni strani prihranek prostora, poleg ostalih mehanizmov genske regulacije pa tudi dodatna zaščita pred nenamernim branjem. Opaženo pa je bilo tudi, da lahko pod zelo specifičnimi pogoji diferencirane celice iz faze G0 ponovno vstopijo v cikel.

Fazi G1 sledi faza S, torej faza, v kateri se sintetizira nova DNA (replikacija DNA). Tu mora biti celotna DNA v najbolj ohlapni obliki, torej so vsi kromosomi popolnoma razviti (glej strukturo).

Na koncu sintezne faze je v celici v dvojniku prisoten celoten genski material. Ker je kopija prek centromere še vedno pritrjena na originalni kromosom (glej strukturo), ne govorimo o podvajanju kromosomov.

Vsak kromosom je zdaj sestavljen iz dveh kromatid namesto iz ene, tako da lahko pozneje med mitozo dobi značilno obliko X (strogo gledano, oblika X velja le za metacentrične kromosome). V nadaljnji fazi G2 poteka takojšnja priprava na delitev celic. Sem spada tudi podroben pregled napak pri kopiranju in prelomov pramenov, ki jih je mogoče po potrebi popraviti.

V osnovi obstajata dve vrsti delitve celic: mitoza in mejoza. Z izjemo zarodnih celic se vse celice organizma pojavijo z mitozo, katere edina naloga je tvorba dveh gensko enakih hčerinskih celic.
Po drugi strani pa ima mejoza namen generirati genetsko različne celice:
V prvem koraku se delijo ustrezni (homologni), vendar ne enaki kromosomi. Šele v naslednjem koraku se kromosomi, ki sta sestavljeni iz dveh enakih kromatid, ločijo in ponovno razdelijo v dve hčerinski celici, tako da na koncu iz ene predhodne celice nastanejo štiri zarodne celice z različnim genskim materialom.

Oblika in struktura kromosomov sta bistvenega pomena za oba mehanizma: posebne "beljakovinske niti", tako imenovani vretenski aparat, se pritrdijo na močno kondenzirane kromosome in v fino reguliranem procesu potegnejo kromosome iz srednje ravnine (ekvatorialne ravnine) na nasprotne polove celice okoli enega, da se zagotovi enakomerna porazdelitev. Že majhne spremembe v mikrostrukturi kromosomov imajo lahko tukaj resne posledice.

Pri vseh sesalcih razmerje med spolnimi kromosomi X in Y določa tudi spol potomcev. V bistvu je vse odvisno od tega, ali ima sperma, ki se združi z jajčno celico, X ali Y kromosom. Ker se obe obliki sperme proizvajata v popolnoma enakem obsegu, je verjetnost za oba spola vedno uravnotežena. Ta naključni sistem zagotavlja bolj enakomerno porazdelitev spola, kot bi bil na primer pri okoljskih dejavnikih, kot je temperatura.

Izvedite več o temi: Delitev celičnega jedra

Kako se genska sestava prenaša prek kromosomov?

Danes vemo, da se lastnosti dedujejo preko genov, ki so v celicah shranjeni v obliki DNK. Ti so nato razdeljeni na 46 kromosomov, na katerih je porazdeljenih 25.000-30000 človeških genov.

Poleg same lastnosti, ki ji pravimo fenotip, obstaja tudi genski ekvivalent, ki se imenuje genotip. Mesto, kjer je gen na kromosomu, se imenuje lokus. Ker imamo ljudje vsak kromosom dvojno, se vsak gen pojavi tudi dvakrat. Izjema so le geni X-kromosomov pri moških, saj Y-kromosom nosi le del genetskih informacij, ki jih najdemo v X-kromosomu.

Različni geni, ki so na istem lokusu, se imenujejo aleli. Pogosto je na enem mestu več kot dva različna alela. Nato se govori o polimorfizmu. Tak alel je lahko preprosto neškodljiva varianta (običajna varianta), pa tudi patološke mutacije, ki so lahko sprožilec dedne bolezni.

Če mutacija enega samega gena zadostuje za spremembo fenotipa, govorimo o monogenskem ali mendelovskem dedovanju. Številne dedne lastnosti pa so podedovane z več medsebojno povezanimi geni in jih je zato veliko težje preučiti.

Ker mati in oče vsakemu od svojih dveh genov predata otroka v mendelijski dediščini, so v naslednji generaciji vedno štiri možne kombinacije, pri čemer so te lahko tudi enake glede na eno lastnost. Če imata oba alela posameznika enak učinek na fenotip, je posameznik glede na to značilnost homozigoten in je značilnost ustrezno polno izražena.

Heterozigoti imajo dva različna alela, ki lahko med seboj sodelujejo na različne načine: Če je en alel prevladujoč nad drugim, popolnoma zatre svoj izraz in dominantna lastnost postane vidna v fenotipu. Potlačeni alel imenujemo recesivni.

V primeru kodominantne dediščine se lahko oba alela izrazita, ne da bi vplivala drug na drugega, medtem ko v primeru vmesne dediščine obstaja kombinacija obeh značilnosti. Dober primer tega je sistem krvnih skupin AB0, v katerem sta A in B medsebojno prevladujoča, 0 pa prevladujeta drug nad drugim.

Kakšen je običajni nabor kromosomov pri ljudeh?

Človeške celice imajo 22 spolno neodvisnih parov kromosomov (avtosomov) in dva spolna kromosoma (gonosomov), zato skupaj 46 kromosomov sestavlja en niz kromosomov.

Avtomomi ponavadi prihajajo v parih. Kromosomi v paru so si podobni po obliki in zaporedju genov, zato jih imenujemo homologni. Oba X kromosoma pri ženskah sta prav tako homologna, medtem ko imajo moški X in Y kromosom. Ti se razlikujejo po obliki in številu prisotnih genov tako, da ni več mogoče govoriti o homologiji.

Zarodne celice, torej jajčne in semenčicne celice, imajo zaradi mejoze le polovico nabora kromosomov, in sicer po 22 posameznih avtosomov in po en gonosom. Ker se zarodne celice med oploditvijo zlijejo in včasih zamenjajo cele segmente (križanje), nastane nova kombinacija kromosomov (rekombinacija). Vsi kromosomi skupaj se imenujejo kariotip, ki je z nekaj izjemami (glej kromosomske aberacije) enak pri vseh posameznikih istega spola.

Tu lahko izveste vse o temi: Mitoza - preprosto razloženo!

Zakaj so vedno pari kromosomov?

V bistvu je na to vprašanje mogoče odgovoriti z enim stavkom: Ker se je izkazalo za koristnega.Prisotnost kromosomskih parov in načelo rekombinacije sta bistvena za dedovanje v smislu spolnega razmnoževanja. Na ta način lahko naključno iz genskega materiala dveh posameznikov nastane popolnoma nov posameznik.

Ta sistem močno poveča raznolikost lastnosti znotraj vrste in zagotavlja, da se lahko veliko hitreje in bolj prilagodljivo prilagaja spremenjenim okoljskim razmeram, kot bi bilo mogoče le z mutacijo in selekcijo.

Dvojni komplet kromosomov ima tudi zaščitni učinek: če bi mutacija gena privedla do okvare funkcije, je v drugem kromosomu še vedno nekakšna "varnostna kopija". To ni vedno dovolj, da organizem nadomesti okvaro, še posebej, če je mutirani alel prevladujoč, vendar poveča možnost za to. Poleg tega se mutacija na ta način samodejno ne prenese na vse potomce, kar vrsto nato ščiti pred preveč radikalnimi mutacijami.

Kaj je kromosomska mutacija?

Genetske okvare lahko nastanejo zaradi ionizirajočega sevanja (npr. Rentgenski žarki), kemičnih snovi (npr. Benzopiren v cigaretnem dimu), nekaterih virusov (npr. Virusov HP) ali pa z majhno verjetnostjo lahko nastanejo tudi povsem naključno. Pri njenem razvoju pogosto sodeluje več dejavnikov. Takšne spremembe se načeloma lahko pojavijo v vseh telesnih tkivih, vendar je analiza iz praktičnih razlogov običajno omejena na limfocite (posebna vrsta imunske celice), fibroblaste (celice vezivnega tkiva) in celice kostnega mozga.

Mutacija kromosoma je glavna strukturna sprememba posameznih kromosomov. Odsotnost ali dodajanje celih kromosomov pa bi bila mutacija genoma ali ploidije, medtem ko se izraz genska mutacija nanaša na razmeroma majhne spremembe znotraj gena. Izraz kromosomska aberacija (latinsko aberrare = odstopati) je nekoliko širši in vključuje vse spremembe, ki jih lahko zaznamo s svetlobnim mikroskopom.

Mutacije imajo lahko zelo različne učinke:

Tihe mutacije, torej mutacije, pri katerih sprememba nima vpliva na posameznika ali njegove potomce, so precej netipične za kromosomske aberacije in jih pogosteje najdemo na področju genskih ali točkovnih mutacij.
Eden govori o mutaciji izgube funkcije, kadar mutacija povzroči napačno zložene in zato brezfunkcionalne beljakovine ali pa jih sploh ni.
Tako imenovane mutacije dobička funkcije spremenijo vrsto učinka ali količino proizvedenih beljakovin tako, da nastanejo popolnoma novi učinki. Po eni strani je to ključni mehanizem za evolucijo in s tem za preživetje vrste ali nastanek novih vrst, po drugi strani pa lahko, tako kot v primeru kromosoma Philadelphia, tudi odločilno prispeva k razvoj rakavih celic.

Najbolj znane med različnimi oblikami kromosomskih aberacij so verjetno številčne aberacije, pri katerih so posamezni kromosomi prisotni le enkrat (monosomija) ali celo trikrat (trisomija).

Če to velja le za posamezen kromosom, se imenuje aneuploidija, na celoten sklop kromosomov pa vpliva poliploidija (tri- in tetraploidija). V večini primerov se ta napačna porazdelitev pojavi med razvojem zarodnih celic z neločitvijo (nedisjunkcija) kromosomov med delitvijo celic (mejoza). To vodi do neenakomerne porazdelitve kromosomov na hčerinskih celicah in s tem do numerične aberacije pri otroku.

Monosomije nespolnih kromosomov (= avtosomi) so nezdružljive z življenjem in se zato pri živih otrocih ne pojavijo. Z izjemo trisomije 13, 18 in 21 avtosomne trisomije skoraj vedno vodijo do spontanih splavov.

Vsekakor pa v nasprotju z aberacijami spolnih kromosomov, ki so lahko tudi neopazne, vedno obstajajo resni klinični simptomi in praviloma bolj ali manj izrazite zunanje nepravilnosti (dismorfizmi).

Takšna napačna porazdelitev se lahko pojavi tudi kasneje v življenju z delitvijo mitotske celice (vse celice razen zarodnih celic). Ker so poleg prizadetih celic tudi nespremenjene celice, se govori o somatskem mozaiku. S somatsko (grško soma = telo) so mišljene vse celice, ki niso zarodne celice. Ker je prizadet le majhen del telesnih celic, so simptomi običajno precej blažji. Zato vrste mozaikov pogosto ostanejo dolgo časa neodkrite.

Tu lahko izveste vse o temi: Kromosomska mutacija

Kaj je kromosomska aberacija?

Strukturna aberacija kromosoma v bistvu ustreza definiciji mutacije kromosoma (glej zgoraj). Če količina genskega materiala ostane enaka in se preprosto različno porazdeli, govorimo o uravnoteženi aberaciji.

To se pogosto opravi s translokacijo, torej s prenosom segmenta kromosoma v drug kromosom. Če gre za izmenjavo med dvema kromosomoma, eden govori o vzajemni translokaciji. Ker je za proizvodnjo beljakovin potrebnih le približno 2% genoma, je zelo majhna verjetnost, da je tak gen na prelomni točki in s tem izgubi svojo funkcijo ali je v njem oslabljen. Zato takšna uravnotežena odstopanja pogosto ostanejo neopažena in se prenašajo skozi več generacij.

Vendar to lahko privede do napačne porazdelitve kromosomov med razvojem zarodnih celic, kar lahko privede do neplodnosti, spontanih splavov ali potomcev z neuravnoteženo aberacijo.

Neuravnotežena aberacija se lahko pojavi tudi spontano, torej brez družinske anamneze. Verjetnost, da se bo otrok rodil živ z neuravnoteženo aberacijo, je močno odvisna od prizadetih kromosomov in se giblje med 0 in 60%. To vodi do izgube (= izbrisa) ali podvajanja (= podvajanja) segmenta kromosoma. V tem kontekstu se govori tudi o delnih mono- in trisomijah.

V nekaterih primerih se pojavijo skupaj v dveh različnih regijah, pri čemer je delna monosomija običajno bolj odločilna za pojav kliničnih simptomov. To so vidni primeri izbrisa Sindrom mačjega krika in sindrom Wolf-Hirschhorn.

Eden govori o mikrodeleciji, ko spremembe ni več mogoče določiti s svetlobnim mikroskopom, torej kadar gre za izgubo enega ali nekaj genov. Ta pojav velja za vzroka Prader-Willijevega sindroma in Angelmanovega sindroma in je tesno povezan z razvojem retionoblastoma.

Robertsonova translokacija je poseben primer:
Dva akrocentrična kromosoma (13, 14, 15, 21, 22) se združita v svoji centromeri in po izgubi kratkih krakov tvorita en sam kromosom (glej strukturo). Čeprav ima to za posledico zmanjšano število kromosomov, se to imenuje uravnotežena aberacija, saj je izgubo kratkih krakov v teh kromosomih enostavno nadomestiti. Tudi tu so učinki pogosto opazni le v naslednjih generacijah, saj je zelo velika verjetnost splavov ali živih otrok s trisomijo.

Če sta znotraj kromosoma dva preloma, se lahko zgodi, da se vmesni segment zavrti za 180 ° in vključi v kromosom. Ta postopek, znan kot inverzija, je neuravnotežen le, če je prelomna točka znotraj aktivnega gena (2% celotnega genskega materiala). Glede na to, ali je centromera znotraj ali zunaj obrnjenega segmenta, gre za peri- ali paracentrično inverzijo. Te spremembe lahko prispevajo tudi k neenakomerni porazdelitvi genskega materiala na zarodnih celicah.

Pri paracentrični inverziji, pri kateri centromera ni v obrnjenem segmentu, se lahko pojavijo tudi zarodne celice z dvema centromerama ali brez njih. Posledično se ustrezni kromosom izgubi že med prvimi delitvami celic, kar skoraj zagotovo povzroči splav.

Vstavljanje je namestitev fragmenta kromosoma drugam. Tudi tu so na podoben način predvsem prizadeti potomci. Obročasti kromosom se lahko pojavi zlasti po odstranitvi končnih kosov. Vrsta in velikost zaporedja sta odločilna za resnost simptomov. Poleg tega lahko to privede do nepravilne porazdelitve in s tem do vrst mozaika v telesnih celicah.

Če se metafazni kromosom med delitvijo celic nepravilno loči, lahko nastanejo izokromosomi. Gre za dva popolnoma enaka kromosoma, ki sta sestavljena iz le dolgih ali samo kratkih krakov. V primeru kromosoma X se to lahko kaže kot Ulrich-Turnerjev sindrom (monosomija X).

Preberite več informacij o tej temi: Kromosomska aberacija

Trisomija 21

Trisomija 21, bolj znana kot Downov sindrom, je verjetno najpogostejša številčna kromosomska aberacija med živorojenimi, pri čemer so moški prizadeti nekoliko pogosteje (1,3: 1).

Verjetnost pojava trisomije 21 je odvisna od različnih demografskih dejavnikov, kot je povprečna starost ob rojstvu mater, in se od regije do regije nekoliko razlikuje.

95% trisomije 21 nastane kot posledica napake pri delitvi v kontekstu mejoze (delitev zarodnih celic), in sicer nedisunkcije, torej neuspešne ločitve sestrskih kromatid.

Te so znane kot proste trisomije in nastanejo 90% pri materini, 5% pri očetovi in še 5% pri zarodkovnem genomu.

Drugih 3% je posledica neuravnoteženih translokacij bodisi na kromosomu 14 bodisi kot 21; 21 translokacijo, ki ustvarja normalen in dvojni kromosom 21. Preostalih 2% je mozaičnih vrst, pri katerih trisomija ni nastala v zarodnih celicah in zato ne vpliva na vse telesne celice. Vrste mozaikov so pogosto tako blage, da lahko dolgo ostanejo popolnoma neopažene.

V vsakem primeru je treba opraviti kromosomsko preiskavo, da bi razlikovali simptomatsko enako prosto trisomijo od morebitno podedovane translokacijske trisomije. Nato lahko sledi družinska zgodovina prejšnjih generacij.

Te zanima ta tema? Preberite naslednji članek o tem: Trisomija 21

Trisomija 13

Trisomija 13 ali Pataujev sindrom ima pogostost 1: 5000 in je veliko redkejši od Downovega sindroma. Vzroki (proste trisomije, prenose in vrste mozaikov) in njihova odstotna porazdelitev so večinoma enaki.

V teoriji je bilo skoraj vse primere mogoče diagnosticirati pred rojstvom z ultrazvokom ali s testom PAPP-A. Ker test PAPP-A ni nujno del rutinskih pregledov, je približno 80% primerov v Srednji Evropi diagnosticiranih pred rojstvom.

Na ultrazvoku je že viden ostanek rasti, dvostranska razpoka ustnice in neba ter nenavadno majhne oči (mikroftalmija). Poleg tega so običajno prisotne malformacije prednjega možganov in obraza različnih stopenj resnosti (holoprosencefalija).

Medtem ko so v lobarni obliki možganske poloble skoraj popolnoma ločene in se ustvarijo stranski prekati, je v pollobarni obliki pogosto ločen le zadnji del možganov in stranski prekati manjkajo. V najtežji obliki, alobarni obliki, ni možno ločiti možganske poloble.

Dojenčki s pol- ali alobarno obliko običajno umrejo takoj po rojstvu. Po enem mesecu je stopnja umrljivosti približno 50% živorojenih. Do 5. leta starosti se umrljivost zaradi trisomije 13 poveča na 90%. Zaradi motenj v možganih bolniki v večini primerov ostanejo prikovani do konca življenja in ne morejo govoriti, zato so odvisni od popolne oskrbe. Poleg tega obstajajo tudi daljnosežne fizične manifestacije Trismoie 13.

Preberite več o tej temi na: Trisomija 13 pri nerojenem otroku

Trisomija 16

V bistvu je trisomija 16 najpogostejša trisomija (približno 32% vseh trisomije), vendar so živi otroci s trisomijo 16 zelo redki. Na splošno se živorojeni rodijo le v delnih vrstah trisomije ali mozaika. Med trisomijami pa je najpogosteje odgovoren za mrtvorojenost: 32 od 100 splavov zaradi kromosomskih aberacij je mogoče najti nazaj do te oblike trisomije.

Zato so bile dokumentirane predvsem prepoznavne značilnosti pred rojstvom, torej pred rojstvom. Tu velja omeniti različne srčne napake, upočasnjeno rast, eno samo popkovno arterijo (sicer dvojno) in povečano prosojnost vratu, kar je razloženo z nabiranjem tekočine zaradi še ne popolnoma razvitega limfnega sistema in povečane elastičnosti kože na tem področju. Poleg tega fiziološka popkovnična kila, torej začasni premik velikega dela črevesja skozi popek navzven, pogosto ne nazaduje pravilno, kar je znano kot prelom omfalocele ali popkovnice.

Pogosto lahko na ultrazvoku odkrijemo tudi upogibno kontrakturo s prekrižanimi prsti. V redkih živorojenih otrocih je opazna splošna mišična hipotenzija, torej splošna mišična oslabelost. To vodi do oslabelosti pitja in lahko zagotovi, da je treba dojenčka hraniti umetno. Pogosto se pojavi tudi brazda s štirimi prsti, ki je tako značilna za trisomije. Tudi tu je pogostost pojavljanja trisomije neposredno povezana s starostjo matere.

Trisomija 18

Edwardsov sindrom, to je trisomija 18, se pojavlja s frekvenco 1: 3000. S prenatalno diagnostiko je enako kot s Pataujevim sindromom: tudi tu bi isti pregledi omogočili popolno iskanje vseh bolnikov pred rojstvom. Vzroke in njihovo razširjenost lahko primerjamo z drugimi trisomijami (glej trisomijo 21).

Poleg tega se pri trisomiji 18 pojavijo delne trisomije, ki tako kot tipi mozaikov vodijo v precej blažje klinične tečaje. Zaskrbljeni dismorfizmi so izjemno značilni tudi za Edwardsov sindrom: Ob rojstvu imajo bolniki močno zmanjšano telesno maso 2 kg (normalno: 2,8-4,2 kg), umirajoče se široko čelo, na splošno nerazvita spodnja polovica obraza z majhnimi usti odprtina, ozke reže vek in zasukana nazaj, obliko spremenjena ušesa (favnovo uho). Opazen je tudi zadnji del glave, ki je za novorojenčka nenavadno močno razvit. Rebra so nenavadno ozka in krhka. Novorojenčki imajo tudi trajno napetost (tonus) celotne muskulature, ki pa pri preživelih po prvih nekaj tednih nazaduje.

Druga značilnost je prečkanje 2. in 5. prsta prek 3. in 4. s skupnim številom zabitih prstov, medtem ko so stopala nenavadno dolga (pretekla), imajo posebno izrazito peto, zakrnele nohte na nogah in zadaj velik nožni prst .

Resne malformacije organov so pogoste in se običajno pojavijo v kombinaciji: okvare srca in ledvic, zvijanje (malrotacija) črevesja, adhezije peritoneja (mesenterium commune), okluzija požiralnika (atrezija požiralnika) in še veliko več.

Zaradi teh malformacij je stopnja umrljivosti v prvih 4 dneh približno 50%, le približno 5-10% živi do enega leta. Preživetje v odrasli dobi je absolutna izjema, v vsakem primeru pa je intelektualna ovira zelo izrazita in ne more govoriti, je v postelji in inkontinentna, zato je popolnoma odvisna od zunanje pomoči.

Za podrobnejše informacije o trisomiji 18 preberite tudi naš podroben članek na to temo:

Trisomija 18 (Edwardsov sindrom)
Trisomija 18 pri nerojenem otroku

Trisomija X

Trisomija X je najbolj neopazna oblika numerične kromosomske aberacije, videz prizadetih, ki so logično vse ženske, se ne razlikuje močno od drugih žensk. Nekateri izstopajo, ker so še posebej visoki in imajo nekoliko "debelušne" poteze obraza. Tudi duševni razvoj je lahko v glavnem normalen, od mejne normalne do blage duševne motnje.

Vendar je ta primanjkljaj inteligence nekoliko resnejši kot pri drugih trisomijah spolnih kromosomov (XXY in XYY). S frekvenco 1: 1000 pravzaprav ni tako redko, toda ker trisomija običajno ni povezana s klinično pomembnimi simptomi, večina žensk z boleznijo verjetno nikoli ne bo diagnosticirana vse svoje življenje.

Nosilce večinoma odkrijemo slučajno med družinskim pregledom ali med prenatalno diagnostiko.Plodnost se lahko nekoliko zmanjša, stopnja odstopanj spolnih kromosomov v naslednji generaciji pa se lahko nekoliko poveča, zato je priporočljivo genetsko svetovanje, če želite imeti otroke.

Tako kot pri drugih trisomijah se tudi trisomija X najpogosteje razvije kot prosta trisomija, torej zaradi pomanjkanja delitve (nedisjukcije) sestrskih kromatid. Tudi tu se običajno pojavi med zorenjem materinskih jajčnih celic, čeprav se verjetnost s starostjo povečuje.

Krhki X sindrom

Pri moških je najprimernejši sindrom krhkega X ali sindrom Martina Bella, saj imajo le en kromosom X, zato jih sprememba bolj prizadene.

Pojavlja se s frekvenco 1: 1250 med živorojenimi moškimi v enem letu, zaradi česar je najpogostejša oblika nespecifične duševne zaostalosti, torej vseh duševnih ovir, ki jih posebnega sindroma ni mogoče opisati s tipičnimi znaki.

Sindrom krhkega X se običajno lahko pojavi pri deklicah v nekoliko šibkejši obliki, kar je posledica nenamerne inaktivacije enega od X kromosomov. Večji kot je delež izklopljenega zdravega X-kromosoma, močnejši so simptomi.

Največkrat pa so ženske nosilke premutacije, ki sicer še ne povzroča nobenih kliničnih simptomov, vendar močno poveča verjetnost popolne mutacije pri svojih sinovih. V zelo redkih primerih so moški lahko tudi nosilci premutacije, ki jo nato lahko prenesejo le na hčere, ki pa so običajno klinično zdrave (Shermanov paradoks).

Sindrom sproži izredno povečano število tripletov CGG (določeno osnovno zaporedje) v genu FMR (krhko mesto-mentalna zaostalost); namesto 10-50 kopij, premutacija 50-200, ko je popolnoma razvita 200- 2000 izvodov.

Pod svetlobnim mikroskopom je to videti kot prelom dolge roke, zaradi česar je sindrom dobil ime. To vodi do deaktiviranja prizadetega gena, kar pa povzroči simptome.

Prizadeti ljudje kažejo upočasnjen razvoj govora in gibanja in lahko kažejo vedenjske težave, ki lahko gredo v smeri hiperaktivnosti, pa tudi avtizma. Čisto zunanje nepravilnosti (znaki dismorfizma) so dolg obraz z vidno brado in štrlečimi ušesi. V puberteti se moda pogosto močno povečajo (makroorhidija) in obrazne lastnosti postanejo bolj grobe. Med nosilkami premutacije žensk se rahlo kopičijo psihološke nepravilnosti in še posebej zgodnja menopavza.

Kaj je kromosomska analiza?

Analiza kromosomov je postopek v citogenetiki, s katerim je mogoče zaznati numerične ali strukturne kromosomske aberacije.

Takšno analizo bi uporabili na primer, če bi takoj sumili na kromosomski sindrom, torej v primeru malformacij (dismorfizmi) ali motnje v duševnem razvoju (zaostalost), pa tudi v primeru neplodnosti, rednih splavov (splavov) in tudi pri nekatere vrste raka (npr. limfomi ali levkemija).

Za to so običajno potrebni limfociti, posebna vrsta imunske celice, ki se pridobiva iz pacientove krvi. Ker lahko na ta način dobimo le razmeroma majhno količino, celice spodbudimo, da se delijo s fitohemaglutininom, limfocite pa lahko nato gojimo v laboratoriju.

V nekaterih primerih se s podobnim postopkom odvzamejo vzorci (biopsije) s kože ali hrbtenjače. Cilj je pridobiti čim več DNK materiala, ki je trenutno sredi delitve celic. V metafazi so vsi kromosomi razporejeni v enem nivoju približno na sredini celice, da jih lahko v naslednjem koraku, anafazi, potegnemo na nasprotne strani (polove) celice.

V tem trenutku so kromosomi še posebej tesno zapakirani (močno zgoščeni). Dodan je vretenski strup kolhicin, ki deluje prav v tej fazi celičnega cikla, tako da se metafazni kromosomi kopičijo. Nato jih izoliramo in obarvamo s posebnimi metodami barvanja.

Najpogostejši je GTG trak, pri katerem so kromosomi obdelani s tripsinom, prebavnim encimom in pigmentom Giemsa. Posebej gosto zapakirana območja in območja, bogata z adeninom in timinom, so prikazana temno.

Nastali G-pasovi so značilni za vsak kromosom in poenostavljeno gledano veljajo za regije z manj geni. Slika tako obarvanih kromosomov se posname s tisočkratno povečavo in s pomočjo računalniškega programa nastane kariogram. Poleg pasovnega vzorca se za ustrezno razporeditev kromosomov uporabljata tudi velikost kromosoma in položaj centromere. Obstajajo pa tudi drugi načini povezovanja, ki imajo lahko zelo različne prednosti.